摘 要：虛擬儀器是未來的發展方向，本文介紹了虛擬儀器的基本知識及現狀，描述了PXI總線技術開發的液壓泵源測控系統的具體過程。系統采用變頻調速系統與比例截流閥作為液壓泵源加載系統，采用LabVIEW軟件作為開發平臺，能較好的完成各種實驗要求。 關鍵詞：虛擬儀器 PXI總線 LabVIEW 測控系統 1. 引言 　　科學技術的發展是和測試技術的發展緊密聯系在一起的，許多重大科學成果是靠先進的試驗手段獲得的，因此擁有先進的科學試驗是科學技術現代化的一個標志，液壓行業也是如此。 　　本文研究的是基于PXI總線的液壓測控系統。期望通過尋求合理的測試方案，克服現行工業中所采用的傳統測試系統所存在的不足，較好的完成液壓系統的性能測試，推廣虛擬儀器在自動測控系統中的應用。 2. 虛擬儀器現狀與發展方向 　　2.1 虛擬儀器簡介 　　虛擬儀器是隨著計算機技術、現代測量技術、電子儀器技術的發展而產生的一種新型儀器，是在通用計算機的基礎上配以專門設計的硬件（如數據采集卡、VXI/PXI機箱等）和軟件，既有類似于傳統儀器的操作面板，也有傳統儀器所沒有的特殊功能。它是利用I/O接口設備完成信號的采集、測量和調理;利用計算機強大的軟件功能實現信號數據的運算、分析和處理;利用顯示器的顯示功能來模擬控制面板，以多種形式表達輸出檢測結果;從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統。目前較常用的虛擬儀器是數據采集系統、GPIB控制系統、VXI、PXI儀器系統以及這幾者之間的任意組合[1]。 　　2.2 PXI總線的特點 　　PXI總線是以CompactPCI為基礎，由具有開放性特點的PCI總線擴展而來的（于1997年由NI公司提出）。PXI構造類似于VXI結構，但它的設備成本更低、運行速度更快，體積更緊湊，其符合工業標準，在機械、電氣和軟件特性方面充分發揮PCI總線的優點。目前基于PCI總線的軟硬件均可應用于PXI系統，因而PXI系統具有良好的兼容性。另外，PXI還有高度的可擴展性，它有8個擴展槽，通過使用PCI—PCI橋接器，它更可擴展到256個擴展槽。現在PXI總線的傳輸速率已經達到132Mbps，最高為500Mbps，是目前已經發布的最高傳輸速率。臺式PC的性價比與PCI總線面向儀器領域的擴展優勢相結合，將形成未來主要的虛擬儀器平臺。 　　2.3 虛擬儀器的特點 　　＊基金項目：國家自然科學基金項目（60572001）電容稱重傳感器研究及在車輛稱重中的應用 　　虛擬儀器概念是對傳統儀器概念的重大突破，是計算機與儀器儀表相結合的產物。與傳統儀器相比，虛擬儀器具有很高的靈活性，用戶可以通過編制軟件來定義它的功能。虛擬儀器的硬、軟件都具有開放性、模塊化、可重復使用及互換性等特點。軟件是虛擬儀器的核心，虛擬儀器使得用戶能夠根據自己的需要定義儀器的功能。 　　2.4 虛擬儀器的應用 　　虛擬儀器技術在發達國家的應用已非常普及，我國近年來也很重視這方面的研究開發。清華大學汽車系利用虛擬儀器技術構建的汽車發動機檢測系統，用于汽車發動機的功率特性、負荷特性等。浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室應用虛擬儀器技術，開發了V-SDTH液壓元件通用計算機輔助測試系統，實現各種閥的穩動態測試，北航為航天二院某所開發了實驗室多設備的試驗管理系統等。這些都取得了良好的實際應用效果。 3 虛擬儀器技術在液壓試驗臺上的應用 　　3.1 液壓泵試驗臺測控系統設計要求 　　進行JB/T 7044-93《液壓軸向竹塞泵實驗方法》第5.3條“出廠試驗”規定的實驗項目中的泵的“排量驗證試驗”、“容積效率試驗”、“變量特性試驗”和“外滲漏檢查試驗”等，要求達到GB/T 7936-87 《液壓泵、馬達空載排量測定方法》第3.8.1條中所規定的B級測試精度和JB/T 7044-93《液壓軸向柱塞泵實驗方法》第4.5條中所規定的B級測量精度。 　　3.2 采取的技術路線與試驗方案 　　為了實現液壓泵性能參數的測試，需要對液壓泵源系統壓力、流量、溫度、轉矩、轉速等參量進行測試和控制。同時為了保證系統安全運行, 系統具有超壓、超溫、濾油器污染、低液位等報警功能, 報警的同時采取相關安全措施如：卸荷、關閉泵源等。系統加載裝置圖見圖2： 　　3.3 測控系統 　　1.軟、硬件配置 　　本測試系統要求高精度、高可靠性、及實時性，綜合虛擬儀器幾種硬件構成方案，本測控系統采用NI公司PXI總線測試系統。采用NI-1042機箱，內置PXI-86控制器。采用Windows XP操作系統，安裝Labview虛擬儀器軟件，完成數據的采集、運算、控制、存儲、繪圖、分析打印等工作。本系統采用NI公司的M系列NI6259多功能卡和西門子S7-200可編程控制器。測試系統的總體結構圖見圖3 ： [align=center] 圖3 測試系統總體結構圖[/align] 　　2.信號調理 　　各傳感器均為4-20mA的標準電流輸出。這些信號串接500 精密電阻轉換為該多功能卡所需要的電壓信號。重要信號，如控制變頻器的輸出信號和控制節流閥壓力的信號由信號隔離模塊隔離;既需要進入計算機又需要接入PLC的I/O點用光電隔離模塊隔離。 　　3.測控軟件[2][3] 　　測控系統軟件是試驗臺系統的關鍵部分。它通過通信設備獲取信息，同時向用戶顯示所需要的信息。測控系統軟件所要完成的任務有：數據采集、參數設置、數據分析處理、參量顯示、數據存儲、信號報警、報表打印等。考慮到LabVIEW用戶界面風格友好、開發程序效率高和易于用戶使用及開發擴展的優勢。本系統采用LabVIEW軟件作為開發平臺。 　　1. 系統設置模塊。包括自檢和硬件設置兩個子菜單項。自檢是在接好連線，有用戶確認后自動進行，硬件設置允許永鼠標點擊，選取具體的開關進行工作狀態觀察。 　　2. 項目選擇與測試模塊。這是測控系統的核心模塊。它調用測試的有關信息，由獲得的各種檢測數據操縱系統相關元件進行建立與轉換、數據采集，最終經過數據處理算法獲得各個測試點的檢測結果。 　　3. 結果模塊處理。將負責各具體對象的規范化結果報表文件的生成、繪圖、顯示、打印及存儲工作。它是后期完成的工作，它對采樣信號進行非實時的再現和處理，如頻譜分析、圖形處理等。 　　4. 幫助和退出模塊。幫助模塊為用戶提聯機幫助，指導用戶正確操作;退出模塊是系統退出測試。 　　系統測試主界面圖如圖4所示： [align=center] 圖4 系統測試主界面圖[/align] 　　測試結果轉矩隨出油壓力變化曲線如圖5所示： [align=center] 圖5 壓力轉矩變化測試圖[/align] 4. 小結 　　本文的創新點是將計算機控制、檢測技術與液壓控制技術有效地結合起來，可對系統中各參量進行實時控制與檢測。采用LabVIEW 虛擬儀器軟件作為開發平臺，具有開發周期短，節約研制經費，用戶界面友好等優點。經實際運行，該系統具有檢測精度高、運行穩定可靠、操作方便等特點。 參考文獻： 　　[1] 楊樂平 李海濤 虛擬儀器技術概論[M] 電子工業出版社 2003.07 　　[2] 王占林 飛機液壓高壓能源系統[M] 北京航空航天大學出版社 2004.10 　　[3] 孫洪亮 基于虛擬儀器技術的液壓泵效率試驗系統 自動化儀表[J] 2005 No.3 25-27 　　[4] 畢虎 律方成 李燕青 李和明. LabVIEW中訪問數據庫的幾種不同方法[J]. 微計算機信息，2006（1）：131-134.